[发明专利]溶洞水环境下获取图像最大分辨率的试验装置及方法

说明书

本公开提供了一种溶洞水环境下获取图像最大分辨率的试验装置及方法，真彩相机和补光装置设置于可调节支架上，分辨率测试卡和透明水槽放置于固定架上，真彩相机、补光装置、透明水槽及分辨率测试卡位于同一竖向平面，补光装置的位置高于真彩相机，真彩相机镜头与分辨率测试卡的中心位置位于同一平面；透明水槽设置于真彩相机与分辨率测试卡之间，分辨率测试卡设置在透明水槽外侧，透明水槽内具有容纳不同溶解介质的容纳空间，浑浊度测试仪对被测溶液进行浑浊度测定；控制器接收所述浑浊度测试仪和分辨率测试卡的测试值，采用二次抛物线函数分别对不同补光强度数据进行拟合，确定补光强度对应的最大分辨率的变化规律。

技术领域

本公开涉及一种溶洞水环境下获取图像最大分辨率的试验装置及方法。

背景技术

水下成像是水下光学和海洋光学学科的重要研究方向，是人类认识海洋、开发利用海洋和保护海洋的重要手段和工具，具有探测目标直观、成像分辨率高、信息含量高等优点。如上所述，该技术已经被广泛应用于海水中目标侦察/探测/识别、水下考古、海底资源勘探、生物研究、水下工程安装/检修、水下环境监测、救生打捞等领域。

但在地下工程领域，随着隧洞、地铁等工程范围不断扩大，在岩溶区修建隧洞和地铁已不是大事，却存在许多棘手的难题。隧洞和地铁开挖隧道前方隐伏溶洞的处理就是一个待解决的问题。特别是在不明了溶洞真实大小以及充水溶洞是否含有补给通道等等的情况下，况且溶洞内部充填物不均，大小不一，这就需要对溶洞进行真实成像，以探明溶洞内部真实情况。而成熟的海洋成像技术却无法应用于地下工程领域，这是因为海水中的杂质比较少，即浑浊度较小，但是，遇到充填物种类复杂且不均匀的溶洞时，其成像技术无法适用，导致岩溶水环境下成像效果不尽人意，需要继续研究各种因素的影响程度以及改进措施，使其满足工程要求，达到真实成像的目的。

发明内容

本公开为了解决上述问题，提出了一种溶洞水环境下获取图像最大分辨率的试验装置及方法，本公开通过在不同补光强度、不同浑浊度条件下，真彩成像效果以及它们之间的量化关系，得到复杂水环境下真彩成像的规律，更加适用于地下工程。

为了实现上述目的，本公开采用如下技术方案：

一种溶洞水环境下获取图像最大分辨率的试验装置，包括真彩相机、分辨率测试卡、透明水槽、补光装置、浑浊度测试仪和控制器，其中，所述真彩相机和补光装置设置于可调节支架上，所述分辨率测试卡和透明水槽放置于固定架上，所述真彩相机、补光装置、透明水槽及分辨率测试卡位于同一竖向平面，补光装置的位置高于真彩相机，真彩相机镜头与分辨率测试卡的中心位置位于同一平面；

所述透明水槽设置于真彩相机与分辨率测试卡之间，分辨率测试卡设置在透明水槽外侧，透明水槽内具有容纳不同溶解介质的容纳空间，所述浑浊度测试仪对被测溶液进行浑浊度测定；

所述控制器接收所述浑浊度测试仪和分辨率测试卡的测试值，采用二次抛物线函数分别对不同补光强度数据进行拟合，确定补光强度对应的最大分辨率的变化规律。

作为进一步限定，所述透明水槽为立方体玻璃水槽，与真彩相机的相对位置固定不变。

作为进一步限定，所述浑浊度测试仪对被测溶液进行浑浊度测定，对同一种介质统一采用不同的浑浊度来进行成像效果测试。

作为进一步限定，所述补光装置为补光灯，补光灯的强度可调。

作为进一步限定，所述真彩相机镜头与分辨率测试卡的中心位置在同一高度，且位置固定不变。这样有利于保证采取统一拍摄角度和拍摄环境。

作为进一步限定，所述分辨率测试卡为标准型，提供实际拍摄的垂直分辨率和水平分辨率的辅助测试，同时，分辩率的计算使用HYRes软件，分开垂直分辨率和水平分辨率两部分进行。

基于上述装置的工作方法，包括以下步骤：